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卷烟厂设备虚拟仿真实训中心-燃气锅炉维修虚拟仿真培训系统开发

发布时间:2023-09-25

编辑人:灵图互动

阅读量:149

卷烟厂燃气锅炉设备维修虚拟仿真实训中心基于建筑信息模型(BIM)技术、虚拟现实(VR)技术及三维建模技术,对卷烟厂动力车间及锅炉设备等进行建模,复现真实作业现场,受训人员可以虚拟的环境中进行动力车间可视化漫游巡视、锅炉运行原理、日常操作、维修保养和事故处理等模拟操作,同时会对模拟操作结果进行分析评估。

卷烟厂锅炉设备维修虚拟仿真实训中心介绍

1. 卷烟厂燃气锅炉设备维修虚拟仿真培训系统组成

1.1 场景渲染(包括动力车间虚拟场景、虚拟锅炉);

1.2 虚拟车间巡视(包括动力车间虚拟空间室内漫游、视角切换);

1.3 虚拟操作界面(包括燃气锅炉结构展示、原理展示、设备操作、检修保养、事故处理);

1.4 后台数据库(包括锅炉拆装结构数据、作业流程数据、日志、用户信息)。

2. 卷烟厂燃气锅炉设备维修虚拟仿真培训系统开发

卷烟厂燃气锅炉设备维修虚拟仿真培训系统的开发流程主要涵盖设备建模、场景建模、系统功能设计等3大部分。

2.1 设备建模

为满足在虚拟现实环境中进行动力车间锅炉设备虚拟仿真培训的要求,卷烟厂燃气锅炉设备维修虚拟仿真培训系统把燃气锅炉设备建模分为几何建模、结构建模和流程建模3部分,分别满足可视化展示、结构拆解、运行模拟和维修保养虚拟交互模拟的要求。几何建模主要包括设备的物理特性建模,比如形状、尺寸、材质等;结构建模主要包括进行爆炸图变化的锅炉组件结构建模;流程建模主要包括正常作业、维护保养、异常事故处理交互流程建模。

2.2 场景建模

卷烟厂燃气锅炉设备维修虚拟仿真培训系统的场景建模选用BIM设计软件Revit作为动力车间场景建模软件,选用3D MAX作为模型美化和轻量化处理软件,选用Unity 3D作为场景环境处理软件,建模流程如下:

首先,根据卷烟厂动力车间实际竣工图纸,构建动力车间设计模型,包括建筑、结构、管道等专业模型。在完成设计模型构建后,现场采集模型素材,如门窗、外墙、内墙、管道等;将设计模型导入到3DMAX软件中,利用减面插件进行轻量化处理,然后利用现场拍摄的材质照片对模型进行纹理贴图渲染。最后,将动力车间环境模型与锅炉设备模型在Unity 3D软件中进行合并,设置天空盒、太阳光和室内光等环境要素,进行烘焙渲染,固化光影效果,最终完成动力车间场景模型构建。

卷烟厂锅炉设备维修虚拟仿真培训系统开发

2.3 卷烟厂燃气锅炉设备维修虚拟仿真培训系统功能设计

卷烟厂燃气锅炉设备维修虚拟仿真培训系统主要包括动力车间展示、锅炉结构拆解、锅炉燃烧过程、锅炉水循环、锅炉开炉停炉、锅炉维修保养和锅炉事故处理 7 个模块。

(1)动力车间展示可以让用户在虚拟场景中任意移动,对动力车间的结构和设施进行浏览。在地面设置传送点,用户移动到传送点即可实现场景切换。 在动力车间虚拟场景中用户可以自由切换视角,可以从任何角度查看动力车间内部环境和锅炉设备模型。

(2)锅炉结构拆解提供锅炉手动拆装和自动拆装两种模式,按照拆解组装工艺要求,使用XML文件配置拆解顺序和拆解移动坐标,用户可随时修改拆解流程,同时对锅炉各个结构功能进行描述,引导用户学习锅炉的结构组成。

卷烟厂锅炉设备维修虚拟仿真培训系统功能设计

(3)锅炉燃烧过程展示锅炉内部结构,根据锅炉内部燃烧过程原理,将锅炉内部分为3个回程,使用动画和特效(火焰和蒸汽)等方式进行直观演示燃烧过程,用户在操作面板上自主选择需要观看学习的回程,点击相应的按钮,即可对锅炉内部工作原理进行学习。

(4)锅炉水循环按照锅炉内部工作时,自然循环锅炉的工作原理,将锅炉内部水分为上升管和下降管,使用户直观地观察锅炉内部不同状态的水循环过程。

(5)锅炉开炉停炉,按照锅炉正常开炉停炉操作流程,按照步骤引导用户操作,使用动画和特效等方式,当用户操作之后给予反馈,设置操作指示面板,当前步骤按照正确的操作完成之后提示下一步操作,直到操作流程结束,防止用户误操作,保证学习的正确性。。

(6)锅炉维修保养,按照维修周期划分为不同的维修模块,用户自主选择需要学习的维修保养模块进行学习。

(7)锅炉事故处理模拟了锅炉发生缺水事故时的事故现象和事故处理流程。

卷烟厂燃气锅炉设备维修虚拟仿真培训系统将BIM技术和VR技术应用到锅炉维修培训中,使受训人员可以在与实际工作环境基本一致的虚拟培训场景中进行模拟训练,增强了模拟培训场景的真实性,提高了受训人员对虚拟培训的认可度,还可对操作人员的操作进行评估,从而提高培训效率,增强培训效果,降低实际作业过程中发生误操作的风险概率。


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